美科学家3D打印微器官用于体内片上系统药物测试

　　日前，维克森林再生医学研究所的科学家与维克森林浸会医学中心一起使用3D打印技术，创造出可用于新药检测的微心脏、肝脏和肺部。WFIRM研究人员正在加快大规模药物筛选系统的开展工作，并增加更多器官，并提交了多项专利申请。

　　芯片上的器官是微生物系统，是可以模拟活组织的结构和功能的小细胞培养芯片。器官芯片在药物测试方面是有帮助的，有一天甚至可以使动物测试成为非必需品。然而，这些小型系统并不是万无一失的，而且测试身体如何对药物进行反应并对药物作出反应同样重要，就像测试个体器官本身一样重要。维克森林再生医学研究所(WFIRM)的科学家与维克森林浸会医学中心一起使用3D打印技术，创造出可用于新药检测的微心脏、肝脏和肺部。然后将这些微型3D器官或组织结合在被称为芯片上的受监测系统中，因此研究人员可以复制人体如何整体响应药物。

　　除了推进个性化医药，增加药物发现和减少动物测试外，WFIRM对身体工作的目标是降低制药公司在处理这些药物时90%的失败率，以及重新开发新的药物所需的约为20亿美元的花费。

　　研究所所长、多机构项目高级研究员Andthony Atala表示：“迫切需要改进系统来准确预测药物、化学物质和生物制剂对人体的影响。”

　　目前，新药物在实验室对人体细胞进行筛选，筛选后对动物进行检测。然而，两者都没有提供药物化合物如何影响人体器官的准确表示。研究小组最近在“科学报告”中发表了一篇研究论文。

　　摘要说：“几乎没有设计的模型系统，包括越来越多的有机体和器官上的平台，迄今为止反映了人体的交互性。为了应对这一挑战，我们开发了一系列生物工程组织有机体和组织结构，它们集成在闭合循环灌注系统中，促进器官间反应。我们描述了由肝脏、心脏和肺组成的三组织器官芯片系统，并突出了药物给药的器官间反应的实例。我们观察到依赖于组织间相互作用的药物反应，说明多种组织整合的价值，用于体外研究与候选药物相关的功效和副作用。”

　　该团队设计了3D组织，并将它们连接在一个平台上，以监控其功能。使用人体组织中发现的细胞类型，用3D打印技术和其他制造方法制造器官结构。该团队选择制造肺部，因为它们是气溶胶药物和有毒颗粒的“进入点”，心脏和肝脏因为它们的毒性“是候选药物失败和药物回忆的主要原因”。

　　一旦研究人员将有机体置于密封系统中，用相机实时监测，他们就用药物来检验其与真实器官的相似性。使用在整个系统中循环以保持组织不会死亡的营养物质的液体用于添加药物疗法，例如向微肝给予高剂量的常见止痛剂，然后科学家引入第二种药物以抵制第一种药物的毒性作用。

　　该研究的主要作者Skardal博士也是助理教授，他解释说：“数据显示对药物有显著的毒性反应以及治疗缓解，准确反映了人类患者的反应。”

　　新的候选药物，甚至被批准的药物，在药物甚至不能靶向的器官和组织中都可能有毒副作用，这就是为什么科学家们还试验了片上系统来确保它将复制真正的多器官反应。

　　“例如，如果您只在肝脏中筛选药物，您就不会再看到其他器官的潜在副作用了。通过使用多组织器官芯片系统，您可以希望在药物开发过程的早期发现有毒的副作用，这可以挽救生命。“Skardal说。

　　该团队将一种癌症治疗药物引入已知导致肺瘢痕的系统。虽然用药物和微心脏的对照实验没有显示副作用，但是当在片上体内测试药物时，其对组织细胞具有毒副作用，并且微心脏最终停止跳动。

　　Skardal说：“这是完全意想不到的，但它是在药物开发流程中可以发现这种系统的副作用。”

　　其他研究团队将来自不同器官的细胞合并成类似的系统，但这个项目是第一个使用更高功能和更准确的3D器官结构的成功项目。WFIRM研究人员正在加快大规模药物筛选系统的开展工作，并增加更多器官，并提交了多项专利申请。

　　“最终，我们期望展示一个包含人体内许多关键功能器官的片上系统的实用性。该系统有潜力进行先进的药物筛选，也可用于个性化医学，以帮助预测个体患者对治疗的反应，”Atala说。

　　据悉，该项目由防御威胁减免机构资助。

　　(原标题：研究人员使用3D打印创建有机体，以监测体内片上系统的药物测试！)